JP6133731B2 - 取付金具及び鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の台枠に床下機器を取り付けるための取付金具及びそれを備えた鉄道車両に関する。

鉄道車両の台枠には種々の床下機器が取り付けられる。従来、床下機器の取り付けには、機器ごと及び車種ごとに異なる取付金具が用いられてきた。多種多様な取付金具を用いることは、作業効率及び費用の面で好ましくない。また、ボルトなどの締結具を用いる場合には、締結具に引っ張り方向の力がかからない構造とするのが望ましく、そのような構造とするよう規定を設けている国もある。

一方、特許文献１では、側梁とは別に車両長手方向に延びる梁部材を台枠の車幅方向中央に設け、これらの梁部材と側梁とで床下機器を支持する構造が提案されている。かかる構成によれば、取付金具の種類及び数を減らすことができ、また、床下機器を固定する締結具に引っ張り方向の力が加わることもない。

米国特許第６９１９４２８号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の構成は、車両長手方向に延びる梁部材を増やすことになるため、台枠の重量が増加するという問題がある。特に、特許文献１に記載の構成は、一般的な台枠と比べて横梁の数を少なくしているが、この場合、床板の強度を大きくする必要がある。そのため、一般的な床板を用いる場合、床板の撓みを防止するため特許文献１に記載の構成よりもさらに横梁の数を増やす必要があり、かかる場合、車両長手方向に延びる梁部材も含めて台枠の重量が大幅に増加するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、作業効率及び費用の面で好ましく、かつ、台枠の重量増加を抑えることができる取付金具を提供することを目的としている。

本発明の一形態に係る取付金具は、複数の梁部材を有する鉄道車両の台枠に床下機器を取り付けるための取付金具であって、梁部材の下面に固定され、水平方向に延びる第１部材と、梁部材の側面に固定され、Ｌ字状に形成された第２部材と、を備えている。第１部材は、梁部材の下面に固定される第１固定部と、梁部材からはみ出す第１支持部と、を有している。また、第２部材は、鉛直方向に延びて梁部材の側面に固定される第２固定部と、水平方向に延びて第１支持部に結合される第２支持部と、を有している。そして、第１支持部及び第２支持部は、重なった状態で、それらの上面で床下機器を支持する。

この取付金具であれば、異なる床下機器や車種にも使用することができる。そのため、作業効率及び費用の面で好ましい。また、台枠に梁部材等を増やす必要もないため、台枠の重量増加を抑えることができる。

以上のとおり、上記の取付金具によれば、作業効率及び費用の面で好ましく、かつ、台枠の重量増加を抑えることができる。

図１は、側梁用取付金具の斜視図である。 図２は、側梁用取付金具を側梁に固定した状態の斜視図である。 図３は、横梁用取付金具を横梁に固定した状態の斜視図である。 図４は、床下機器が取り付けられた状態の台枠の概略平面図である。 図５は、床下機器が取り付けられた状態の台枠の概略断面図である。

以下、取付金具の一実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

＜取付金具の構成＞
本実施形態に係る取付金具は、鉄道車両１００の台枠１０１に床下機器１０５を取り付けるためのものであり（図４参照）、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０の２種類がある。まず、側梁用取付金具１０の構成について説明する。側梁用取付金具１０は、側梁１０２に固定される取付金具である。図１は、側梁用取付金具１０の斜視図であり、図２は、側梁用取付金具１０を側梁１０２に固定した状態の斜視図である。なお、図１及び図２では、固定具等は省略している。図１に示すように、側梁用取付金具１０は、第１部材１１と、第２部材１２と、から主に構成されている。

第１部材１１は、側梁１０２の下面に固定される部材である（図２参照）。第１部材１１は、全体として水平方向に延びており、側梁１０２の下面に固定される第１固定部１３と、側梁１０２からはみ出した第１支持部１４とを有する。このうち第１固定部１３には固定孔１５が複数形成されている。第１固定部１３は、この固定孔１５を貫通する固定リベット５０（図５参照）によって側梁１０２の下面に固定される。一方、第１支持部１４は、その中央に、床下機器１０５を取り付ける締結ボルト５１（図５参照）を挿入するための締結孔１６が形成されている。また、第１支持部１４の幅方向両側には結合孔１７が複数形成されている。また、第１部材１１は板材から成り、下方に開口する断面Ｃ字状に形成されている。第１部材１１を断面Ｃ字状に形成することで、第１部材１１の剛性を高めることができる。

第２部材１２は、側梁１０２の側面に固定される部材である（図２参照）。第２部材１２は、鉛直方向に延びる第２固定部１８と、水平方向に延びる第２支持部１９とを有しており、側面視においてＬ字状に形成されている。第２固定部１８には固定孔２０が複数形成されている。第２固定部１８は、この固定孔２０を貫通する固定リベット５３（図５参照）によって、側梁１０２の側面に固定される。一方、第２支持部１９は、その中央に、床下機器１０５を取り付ける締結ボルト５１（図５参照）を挿入するための締結孔２１が形成されている。また、第２支持部１９の幅方向両側には結合孔２２が複数形成されている。また、第２部材１２は、板材から成り、第２支持部１９の中央部分は上方に凸となるように（第１部材１１に対して離間するように）凸部２３が形成されている。なお、凸部２３は、第２固定部１８の中央部分にも、固定孔２０の周辺を除いて連続して形成されている。第２部材１２をこのように形成することで、第２部材１２の剛性を高めることができる。

また、結合孔１７と結合孔２２は、平面視における中心が一致している。そして、第１支持部１４と第２支持部１９は、これらの結合孔１７、２２を貫通する結合リベット５２（図５参照）によって、上下に重なった状態で結合される。このようにして結合された第１支持部１４及び第２支持部１９は、それらの上面で床下機器１０５（図５参照）を支持する。なお、第１支持部１４と第２支持部１９は、平面視においてほぼ同じ形状及び同じ大きさであり、締結孔１６、２１も中心が一致する。

次に、横梁用取付金具３０の構成について説明する。横梁用取付金具３０は、横梁１０３に固定される取付金具である。図３は、横梁用取付金具３０を横梁１０３に固定した状態の斜視図である。図３に示すように、横梁用取付金具３０は、上述した側梁用取付金具１０と基本的な構成は同じであるが、寸法が側梁用取付金具１０と一部異なる。具体的には、横梁用取付金具３０の突出寸法、すなわち第２支持部１９の基端から先端までの寸法及び第１支持部１４の長手方向寸法が、側梁用取付金具１０のものに比べて大きい。このように横梁用取付金具３０の突出寸法を大きくしているのは、後述するように、床下機器１０５をバランスよく支持するためである。

また、横梁用取付金具３０の第２固定部１８の上下方向寸法は、側梁用取付金具１０のものよりも大きい。これは、上述したように、横梁用取付金具３０の突出寸法を大きくした分、床下機器１０５（図５参照）から受ける荷重が同じであっても、第２支持部１９にかかるモーメントが大きくなるからである。つまり、横梁用取付金具３０では、大きなモーメントに耐えることができるように、第２固定部１８の上下方向寸法を大きくして固定孔２０の数を増やし、より多くの固定リベット５３（図５参照）で第２固定部１８を横梁１０３に固定できるようにしたのである。

＜取付金具の配置＞
続いて、取付金具１０、３０の配置について説明する。図４は、床下機器１０５が取り付けられた状態の台枠１０１の概略平面図である。図４において、紙面上下方向が車両長手方向であり、紙面左右方向が車幅方向である。まず、鉄道車両１００の台枠１０１について簡単に説明する。台枠１０１は、車体の床にあたる部分であって、いくつかの梁部材によって形成されている。図４では台枠１０１を構成する梁部材のうち、側梁１０２と横梁１０３を図示している。側梁１０２は、車幅方向の両端に位置しており、車両長手方向に延びる梁部材である。なお、本実施形態の側梁１０２は、断面が矩形枠状に形成されている。また、横梁１０３は、車両幅方向に延びる梁部材であって、車両長手方向に所定の間隔をおいて複数配置されている。なお、本実施形態の横梁１０３は、断面Ｃ字状に形成されている（横梁は図４の紙面上方に開口している）。

上述した台枠１０１には大小様々な床下機器１０５が取り付けられるが、ここでは、図４に示すように、床下機器１０５の車両長手方向の寸法が、横梁１０３の間隔よりも大きい比較的大きな床下機器１０５（例えばインバータ装置や機器箱等）を取り付ける場合について説明する。このような床下機器１０５を台枠１０１に取り付けるには、複数の横梁１０３に横梁用取付金具３０を固定する。ここでは、床下機器１０５の車両長手方向の寸法にあわせて、４本の横梁１０３に横梁用取付金具３０を固定する。また、横梁用取付金具３０の車幅方向位置は、床下機器１０５の車両幅方向寸法に応じて決定する。つまり、横梁用取付金具３０の車幅方向位置は、任意に設定することができる。なお、横梁用取付金具３０の第２部材１２は横梁１０３の側面に固定するところ、横梁１０３は断面Ｃ字状に形成されているため、開口と反対側の側面（ウエブ側；図４の紙面下方側）に横梁用取付金具３０の第２部材１２を固定する。

一方、側梁１０２に固定する側梁用取付金具１０は、横梁用取付金具３０と同じ数だけ配置する。このとき、側梁用取付金具１０は、横梁用取付金具３０と車両長手方向位置が一致するように配置する。厳密には、側梁用取付金具１０は、締結孔１６、２１が横梁用取付金具３０のものと車両長手方向位置で一致するように配置する。このように配置することで、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０とで床下機器１０５をバランスよく支持することができる。なお、側梁用取付金具１０の第２部材１２は、側梁１０２の側面のうち車両幅方向内側の側面に固定する。

ここで、図４に示すように、本実施形態の側梁１０２には、横梁１０３を結合するためのガセット１０４が設けられている（図２も参照）。そのため、側梁用取付金具１０は、このガセット１０４と干渉しないように、横梁１０３から車両長手方向に一定距離をおいて配置しなければならない。このような場合、横梁用取付金具３０の突出寸法が小さいと、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０の車両長手方向位置を一致させることができない。そこで、本実施形態では、横梁用取付金具３０の突出寸法を大きくすることで、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０の車両幅方向位置を一致させているのである。

このように、本実施形態では、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０では突出寸法等が異なるが、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０とを全く同じものとしてもよい。例えば、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０の車両長手方向位置が一致させなくてもよい場合には、両取付金具１０、３０は同じものを用いることができる。また、例えば、本実施形態において、横梁用取付金具３０と同じものをそのまま側梁用取付金具１０として使用すれば、両取付金具１０、３０は同じものとなる。

また、以上では、側梁用取付金具１０と横梁用取付金具３０の両方を用いて床下機器１０５を取り付ける場合について説明したが、横梁用取付金具３０のみで床下機器１０５を取り付けてもよく、側梁用取付金具１０のみで床下機器１０５を取り付けてもよい。例えば、台枠１０１の車両幅方向全体にわたる寸法を有する床下機器１０５を台枠に取り付ける場合、両側の側梁１０２に側梁用取付金具１０を固定し、これらの側梁用取付金具１０によって床下機器１０５を支持するようにしてもよい。

本実施形態に係る取付金具１０、３０は、上記のように配置することができるため、床下機器１０５の支持位置の設定は比較的自由である。例えば、前述した特許文献１に記載の発明では、床下機器の支持位置は、車両長手方向は自由に設定できるが、車幅方向における支持位置は選択の余地がない。一方、本実施形態によれば、車両長手方向においては、横梁１０３が配置されている間隔単位に取付金具１０、３０を固定することができ、車幅方向においては、任意の位置に取付金具３０を固定することができる。

＜床下機器の取付方法＞
続いて、床下機器１０５の取付方法について説明する。図５は、床下機器１０５が取り付けられた状態の台枠１０１の概略断面図である。図５において、紙面左右方向が車幅方向である。図５に示すように、床下機器１０５は、上面から延びる取付アーム１０６を車両幅方向両端付近に有している。取付アーム１０６は、断面Ｌ字状に形成されており、床下機器本体１０７の上面から鉛直方向に延びる鉛直部１０８と、鉛直部１０８から水平方向に延びる水平部１０９とを有している。このうち、水平部１０９には締結孔１１０が形成されている。各取付アーム１０６の水平部１０９は、側梁用取付金具１０の第２部材１２の上面及び横梁用取付金具３０の第２部材１２の上面に載置されている。この状態で、締結ボルト５１を上から、取付アーム１０６の締結孔１１０、第２部材１２の締結孔２１、第１部材１１の締結孔１６の順で貫通させる。そして、締結ボルト５１の下端から取り付けた締結ナット５４を締めつける。これにより、床下機器１０５は、側梁用取付金具１０及び横梁用取付金具３０を介して台枠１０１に取り付けられることになる。なお、本実施形態において取付アーム１０６は、断面Ｌ字状としているが、水平部１０９を有するような断面Ｚ字状等であってもよく、形状はこれらに限られない。

本実施形態では、上記の方法で床下機器１０５の取り付けが行われるため、床下機器１０５の荷重は各取付金具１０、３０の上面側に加わり、締結ボルト５１には引っ張り方向の荷重は加わらない。そのため、締結ボルト５１は破損しにくく、また、締結ボルト５１が破損したり、あるいは締結ナット５４が緩んで脱落したとしても床下機器１０５は各取付金具１０、３０に支えられて直ちに脱落することはない。なお、上記のように、取付金具１０、３０の第２支持部１９は凸状に形成されているため（凸部２３を有しているため）、第２支持部１９と第１支持部１４の間には隙間が生じる。そこで、第１支持部１４の締結孔１６の大きさを、締結ナット５４の径よりも大きくして締結ナット５４を第２支持部１９に直接、接触させる構成としてもよい。これにより、第１支持部１４は締結ボルト５１と締結ナット５４の締め付け力等によって変形することを防止できる。あるいは、第２支持部１９と第１支持部１４の間にスペーサ等を挿入し、第１支持部１４及び第２支持部１９が床下機器１０５から受ける荷重や締結ボルト５１と締結ナット５４の締め付け力等によって変形しないようにしてもよい。

＜効果等＞
以上のとおり、本実施形態に係る取付金具１０、３０は、複数の梁部材１０２、１０３を有する鉄道車両１００の台枠１０１に床下機器１０５を取り付けるためのものである。この取付金具１０、３０は、梁部材１０２、１０３の下面に固定され、水平方向に延びる第１部材１１と、梁部材１０２の側面に固定され、Ｌ字状に形成された第２部材１２と、を備えている。第１部材１１は、梁部材１０２、１０３の下面に固定される第１固定部１３と、梁部材１０２、１０３からはみ出す第１支持部１４と、を有している。また、第２部材１２は、鉛直方向に延びて梁部材１０２、１０３の側面に固定される第２固定部１８と、水平方向に延びて第１支持部１４に結合される第２支持部１９と、を有している。そして、第１支持部１４及び第２支持部１９は、重なった状態で、それらの上面で床下機器１０５を支持する。

本実施形態に係る取付金具１０、３０は以上のように構成されているため、異なる床下機器や車種に使用することができる。そのため、作業効率及び費用の面で好ましい。また、台枠１０１に梁部材等を増やす必要もないため、台枠１０１の重量増加を抑えることができる。さらに、床下機器１０５の支持位置の設定は比較的自由である。

また、本実施形態では、第２部材１２は板材から成り、第２支持部１９の中央部分が第１部材１１に対して離間する凸部２３を有している。そのため、第２部材１２はプレス絞り加工等により容易に製造することができ、かつ、高い剛性を確保することができる。

また、本実施形態では、第２部材１２の第２固定部１８は、梁部材１０２、１０３の側面に固定するための固定孔２０をさらに有し、凸部２３は、固定孔２０の周辺を除いて、第２固定部１８まで連続して形成されている。そのため、第２部材１２は、固定孔２０の機能を失うことなく、より高い剛性を確保することができる。

また、本実施形態では、第１部材１１は板材から成り、下方に開口する断面Ｃ字状に形成されている。そのため、第１部材１１もプレスブレーキ等により容易に製造することができ、かつ、高い剛性を確保することができる。

また、本実施形態に係る鉄道車両１００は、複数の梁部材１０２、１０３を有する台枠１０１と、床下機器１０５を台枠１０１に取り付けるための複数の取付金具１０、３０と、を備えている。そして、上記の取付金具１０、３０は、梁部材１０２、１０３の下面に固定され、水平方向に延びる第１部材１１と、梁部材１０２、１０３の側面に固定され、Ｌ字状に形成された第２部材１２と、を備えている。第１部材１１は、梁部材１０２、１０３の下面に固定される第１固定部１３と、梁部材１０２、１０３からはみ出す第１支持部１４と、を有している。また、第２部材１２は、鉛直方向に延びて梁部材１０２、１０３の側面に固定される第２固定部１８と、水平方向に延びて第１支持部１４に結合される第２支持部１９と、を有している。そして、第１支持部１４及び第２支持部１９は、重なった状態で、それらの上面で床下機器１０５を支持する。

本実施形態に係る鉄道車両１００は以上のように構成されているため、床下機器１０５を台枠１０１に取り付けに用いる取付金具１０、３０は、異なる床下機器１０５にも使用することができる。そのため、作業効率及び費用の面で好ましい。また、台枠１０１に梁部材等を増やす必要もないため、台枠１０１の重量増加を抑えることができる。

また、本実施形態では、取付金具１０、３０が固定される梁部材は側梁１０２、横梁１０３、又はその両方である。このように、側梁１０２又は横梁１０３だけでなく、側梁１０２と横梁１０３の両方に取付金具１０、３０を固定できるようにすることで、床下機器１０５を支持する位置の設定が比較的自由となる。

また、本実施形態では、床下機器１０５は、その車幅方向の一端側が取付金具３０により台枠１０１の横梁１０３に固定され、他端側が取付金具１０により台枠１０１の側梁１０２に固定され、側梁１０２に固定された取付金具１０と横梁１０３に固定された取付金具３０とは車両長手方向位置が一致するように配置されている。そのため、各取付金具１０、３０によって、床下機器１０５をバランスよく支持することができる。

また、床下機器１０５は、台枠１０１の車幅方向略全体にわたる寸法を有し、床下機器１０５を台枠１０１に取り付けるための取付金具１０は、車幅方向両端に位置する側梁１０２のそれぞれに固定してもよい。これにより、寸法の大きな床下機器１０５も上記の取付金具１０を用いて台枠１０１に取り付けることができる。

また、本実施形態では、床下機器１０５は、水平部１０９を含む取付アーム１０６をさらに有し、水平部１０９は、取付金具１０、３０の第２部材１２の上面に設けられている。そのため、締結ボルト５１が破損したり、あるいは締結ナット５４が緩んで脱落したとしても床下機器１０５は各取付金具１０、３０に支えられて直ちに脱落することはない。

また、本実施形態では、第１部材１１と第２部材１２とは結合リベット５２によって結合されている。そのため、取付金具１０、３０の構造を簡略化することができるとともに、第１部材１１と第２部材１２の結合も容易に行うことができる。なお、第１部材１１と第２部材１２とはリベットに限られず、例えばボルト・ナットやピン等、種々の機械締結手段により結合してもよい。さらに、結合孔１７、２２を設けず、第１部材１１と第２部材１２とをスポット溶接やアーク溶接など、溶接により結合してもよい。

以上、本発明に係る実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明に係る取付金具によれば、作業効率及び費用の面で好ましく、かつ、台枠の重量増加を抑えることができる。そのため、鉄道車両の技術分野において有益である。

１０ 側梁用取付金具
１１ 第１部材
１２ 第２部材
１３ 第１固定部
１４ 第１支持部
１８ 第２固定部
１９ 第２支持部
２３ 凸部
３０ 横梁用取付金具
５１ 締結ボルト
５２ 結合リベット
５４ 締結ナット
１００ 鉄道車両
１０１ 台枠
１０２ 側梁
１０３ 横梁
１０５ 床下機器

Claims (10)

1. 複数の梁部材を有する鉄道車両の台枠に床下機器を取り付けるための取付金具であって、
   前記梁部材の下面に固定され、水平方向に延びる第１部材と、
   前記梁部材の側面に固定され、Ｌ字状に形成された第２部材と、を備え、
   前記第１部材は、前記梁部材の下面に固定される第１固定部と、前記梁部材からはみ出す第１支持部と、を有し、
   前記第２部材は、鉛直方向に延びて前記梁部材の側面に固定される第２固定部と、水平方向に延びて前記第１支持部に結合される第２支持部と、を有し、
   前記第１支持部及び前記第２支持部は、重なった状態で、それらの上面で前記床下機器を支持する、取付金具。
2. 前記第２部材は板材から成り、前記第２支持部の中央部分が、前記第１部材に対して離間する凸部を有する、請求項１に記載の取付金具。
3. 前記第２部材の前記第２固定部は、前記梁部材の側面に固定するための固定孔をさらに有し、
   前記凸部は、前記固定孔の周辺を除いて、前記第２固定部まで連続して形成される、請求項２に記載の取付金具。
4. 前記第１部材は板材から成り、下方に開口する断面Ｃ字状に形成されている、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載の取付金具。
5. 複数の梁部材を有する台枠と、
   床下機器を前記台枠に取り付けるための複数の取付金具と、を備えた鉄道車両であって、
   前記取付金具は、
   前記梁部材の下面に固定され、水平方向に延びる第１部材と、
   前記梁部材の側面に固定され、Ｌ字状に形成された第２部材と、を備え、
   前記第１部材は、前記梁部材の下面に固定される第１固定部と、前記梁部材からはみ出す第１支持部と、を有し、
   前記第２部材は、鉛直方向に延びて前記梁部材の側面に固定される第２固定部と、水平方向に延びて前記第１支持部に結合される第２支持部と、を有し、
   前記第１支持部及び前記第２支持部は、重なった状態で、それらの上面で前記床下機器を支持する、鉄道車両。
6. 前記取付金具が固定される梁部材は、側梁、横梁、又はその両方である、請求項５に記載の鉄道車両。
7. 前記床下機器は、その車幅方向の一端側が前記取付金具により前記台枠の横梁に固定され、他端側が前記取付金具により前記台枠の側梁に固定され、
   前記側梁に固定された取付金具と前記横梁に固定された取付金具とは車両長手方向位置が一致する、請求項５又は６に記載の鉄道車両。
8. 前記床下機器は、前記台枠の車幅方向略全体にわたる寸法を有し、
   前記床下機器を前記台枠に取り付けるための取付金具は、車幅方向両端に位置する側梁のそれぞれに固定されている、請求項５乃至７のうちいずれか一の項に記載の鉄道車両。
9. 前記床下機器は、水平部を含む取付アームをさらに有し、
   前記水平部は、前記取付金具の前記第２部材の上面に設けられる、請求項５乃至８のうちいずれか一の項に記載の鉄道車両。
10. 前記第１部材と前記第２部材とは機械締結手段によって結合されている、請求項５乃至９のうちいずれか一の項に記載の鉄道車両。

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